El diseño de bloque para montaje en batería es importante porque define cuán compacto, limpiable y escalable puede ser su sistema de fluidos. Esto tiene un impacto en el número de interfaces, el recorrido, el material utilizado y el esfuerzo necesario para pasar del prototipo a la producción en serie.
Una vez que su grupo de trabajo considera que la tecnología de bloque para montaje en batería es la adecuada, hay que hacerse una pregunta práctica: ¿cuál será el enfoque que proporcione a su equipo el equilibrio adecuado entre el espacio necesario, volumen muerto, capacidad de limpieza, viabilidad de fabricación y coste?
Un diseño eficiente de bloque para montaje en batería para fluídica puede ayudar a su grupo de trabajo a:
Antes de perfeccionar las pistas, capas o materiales, confirme la ruta que su arquitectura requiere. La mayoría de los grupos de trabajo habrá comparado varios tipos de bloques para montaje en batería para fluídica antes de llegar a este punto.
Las disposiciones basadas en tubos suelen ser adecuados para los primeros prototipos porque se pueden cambiar rápidamente. También pueden volverse más difíciles de gestionar a medida que el equipo se hace más pequeño, más simple y más orientado a la producción. Más tubos y racores pueden dar lugar a más pasos de montaje, más puntos potenciales de fuga y más variaciones entre un montaje y otro.
Los bloques para montaje en batería mecanizados pueden funcionar bien para geometrías más simples, construcción mecánica robusta o disposiciones donde el mecanizado mediante taladros cruzados se ajusta al concepto del canal. Sin embargo, pueden volverse restrictivos cuando el diseño requiere un trazado interno complejo a través de varias capas.
Los bonded manifolds pueden garantizar que los canales internos sean fáciles de limpiar y ofrecen disposiciones compactas, mientras que los bloques para montaje en batería multicapa son ideales para trayectorias más complejas. La tecnología diffusion bonding fusiona capas individuales de polímero sin necesidad de utilizar adhesivo en el área unida. Esto puede ser adecuado para el diseño de bloques para montaje en batería para microfluídica donde los canales claramente definidos, el bajo riesgo de contaminación y necesidades de espacio reducidas son cruciales.
Un sistema fluídico integrado trata de algo más que el bloque para montaje en batería. También se trata de cómo las válvulas, racores, tubos, control de presión y sensores se integrarán, y de cómo se llevarán a cabo el montaje y las pruebas. Esto es importante cuando su grupo de trabajo desea tener menos interfaces de proveedores independientes y un proceso más claro desde el bloque para montaje en batería personalizado hasta un subsistema funcional.
Una comparación eficaz de la tecnología de bloques para montaje en batería comienza con las limitaciones de la aplicación, no con las preferencias. Antes de decidir si un bonded manifold, un bloque para montaje en batería mecanizado o un montaje para fluídica integrado es el más adecuado, considere los factores que transforman las ideas de las disposiciones y los requisitos en un diseño viable.
Incluya estos puntos al inicio de su revisión técnica:
No existe una solución única que sirva para todo a la hora de seleccionar entre el bonded manifold y el bloque para montaje en batería mecanizado. Ambos enfoques tienen su lugar. La decisión adecuada depende de la geometría, el material, el método de producción y las necesidades de integración.
Un bonded manifold puede ser una excelente opción cuando la aplicación necesita canales internos complejos, trazados compactos, múltiples capas o una alta densidad funcional en un espacio reducido. En aplicaciones de ciencias de la vida, esto puede permitir un diseño fluídico compacto y ayudar a consolidar un recorrido de fluidos que de otro modo requeriría varios tubos, racores y conectores.
Un bloque para montaje en batería mecanizado puede resultar más adecuado para las disposiciones de canales más simples, requisitos mecánicos específicos o aplicaciones donde el trazado sea más directo. También puede ser una buena opción cuando la geometría no requiere trazado interno en capas.
Utilice estas preguntas para guiar la decisión:
Si las respuestas sugieren un trazado interno compacto y multicapa, vale la pena considerar un bonded manifold.
Los costes de un diseño de bonded manifold dependen de las decisiones de diseño. Esto no significa que deba evitarse el diseño complejo. En los sistemas compactos para las ciencias de la vida, un bloque para montaje en batería más complejo puede tener sentido cuando reduce el número de tubos, racores, montaje manual, comprobaciones de fugas, mantenimiento o riesgo de control de calidad en otra parte del equipo.
El esfuerzo generalmente permanece manejable cuando se puede utilizar una ruta de diseño más sencilla en la aplicación. El PMMA, los conceptos de dos capas, menos trayectorias, el mecanizado por una sola cara, espacio necesario compacto y un mecanizado limitado después del proceso de unión por difusión pueden ayudar a que el diseño sea más eficiente de producir. Planificar características externas en un lado, cuando sea posible, también puede reducir esfuerzos de fabricación innecesarios.
Puede ser necesario más trabajo cuando la aplicación requiere mayores prestaciones de material, más capas o un trazado interno más complejo. El PEI en lugar del PMMA, muchas trayectorias a través de varios niveles, mecanizado por ambos lados, unas mayores necesidades de espacio y un mecanizado adicional después de la unión por difusión para definir la geometría exterior, roscas o características externas, todo ello añade complejidad al diseño y a la producción.
Determinar lo fácil que es producir sistemas fluídicos no debería dejarse hasta que el prototipo funcione. Esto debería formar parte de la discusión de la arquitectura.
Un prototipo puede demostrar que la función fluida funciona, pero la fabricabilidad debería discutirse desde el principio. Los recorridos largos de los tubos, las numerosas conexiones manuales, las zonas difíciles de limpiar o las interfaces mal ubicadas pueden ralentizar el montaje y complicar la validación posteriormente.
Una arquitectura escalable de bloques para montaje en batería debería ayudar al grupo de trabajo a confirmar estos aspectos:
✔ ¿Se puede montar repetidamente el recorrido del fluido?
✔ ¿Puede el diseño reducir el trabajo manual de tubos y racores?
✔ ¿Puede la limpieza o el lavado alcanzar las áreas importantes?
✔ ¿Pueden integrarse las válvulas, los racores o el control de presión de manera limpia?
✔ ¿Puede la arquitectura soportar la producción de prototipos, pilotos y en serie?
✔ ¿Pueden los datos de diseño utilizarse para una evaluación estructurada de proveedores?
Por ello, el diseño compacto de fluidos va más allá de la optimización de la disposición. Es el camino hacia la preparación para la producción.
Festo puede apoyar proyectos específicos del cliente desde la ingeniería y la producción de bloques para montaje en batería hasta los subsistemas funcionales con ensayos finales, dependiendo de la aplicación y el alcance del proyecto. Para lograr esto, combinamos nuestra capacidad interna para fabricar diffusion bonded manifolds con nuestra gama de productos existente que incluye válvulas, racores, tubos, control de presión, así como nuestra experiencia en ingeniería, montaje y ensayos.
Este enfoque se adapta frecuentemente a bloques para montaje en batería para microfluídica complejos y de alta precisión con múltiples canales en un espacio reducido, polímeros como PMMA o PEI, bajo riesgo de contaminación e integración clara con válvulas u otros componentes de control de fluidos. Desde la adquisición de la renombrada tecnología Diffusion Bonding de Carville, podemos combinar componentes de catálogo con diffusion bonded manifolds para crear soluciones compactas y personalizadas.